樣品制備方法以及二次離子質(zhì)譜分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體測試分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種樣品制備方法以及二次離子質(zhì)譜分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體制造是一個工藝極其復(fù)雜的過程，在整個半導(dǎo)體制造過程中，需要對所制造產(chǎn)品進(jìn)行各種檢測，以確定所制造產(chǎn)品是否符合設(shè)計要求，進(jìn)而保證半導(dǎo)體產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0003]例如，離子注入是半導(dǎo)體制造中十分重要的一道工序。離子注入包括不同類型的離子注入，典型的是N型離子的注入和P型離子的注入。在半導(dǎo)體制造中N型離子注入中以磷(P)和砷(As)為主，P型離子以硼(B)和銦(In)為主。離子注入是在密封的反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行。目前的反應(yīng)腔多是弧電反應(yīng)腔，在進(jìn)行離子注入時，將離子源和預(yù)注離子的晶圓放入反應(yīng)腔，然后電離離子，通過電磁場對離子進(jìn)行篩選，同時提高篩選的離子能量，最后將其注入晶圓。在通過電磁場對電離進(jìn)行篩選時，電磁場是通過荷質(zhì)比對反應(yīng)腔內(nèi)的離子進(jìn)行篩選。在進(jìn)行這種離子篩選的時候，容易將荷質(zhì)比與預(yù)篩選的離子相同的離子誤選中注入晶圓，這樣便會使注入離子受到其他離子的污染。
[0004]為了檢測注入晶圓的離子是否有其他污染離子，目前往往利用二次離子質(zhì)譜分析的技術(shù)。二次離子質(zhì)譜分析(Secondary 1n Mass Spectroscopy,簡稱SIMS)是利用質(zhì)譜法分析由初級離子入射靶材后所濺射產(chǎn)生的二次離子，從而獲取材料表面或深度剖面元素信息的一種分析方法。sms可以分析包括氫在內(nèi)的全部元素并能給出同位素的信息，分析化合物組分和分子結(jié)構(gòu)。二次離子質(zhì)譜分析的方法具有很高的靈敏度，可達(dá)到ppm (part permill1n,即百萬分之一)甚至ppb (part per bill1n,即十億分之一)的量級，因此廣泛應(yīng)用于材料的分析領(lǐng)域。
[0005]由于二次離子質(zhì)譜分析的特點(diǎn)，對樣品有一定的要求:首先，樣品的表面應(yīng)盡量保持潔凈和平坦；其次，樣品需預(yù)留足夠的分析區(qū)域面積；另外，樣品需具有較好的導(dǎo)電性。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，對于一些特定的樣品(如一些已經(jīng)所有工藝流程的樣品)，樣品的正面太粗糙、分析區(qū)域小或?qū)щ娦圆?，使得二次離子質(zhì)譜的分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和參考價值大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種樣品制備方法以及二次離子質(zhì)譜分析方法，提高測試分析的準(zhǔn)確性。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種樣品制備方法，包括:
[0008]提供一形成有若干規(guī)則排列的待測結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片包括正面、與所述正面相對的背面以及垂直于所述正面和背面的橫截面；
[0009]對所述半導(dǎo)體芯片的正面進(jìn)行剝離，剝離至所述待測結(jié)構(gòu)所在膜層的上一層膜層，根據(jù)所述待測結(jié)構(gòu)所在膜層的上一層膜層的結(jié)構(gòu)，判斷所述待測結(jié)構(gòu)的位置分布；
[0010]對所述半導(dǎo)體芯片的橫截面進(jìn)行腐蝕處理，根據(jù)所述腐蝕處理的結(jié)果，判斷所述待測結(jié)構(gòu)的深度以及所述待測結(jié)構(gòu)在所述橫截面的寬度；
[0011]根據(jù)所述待測結(jié)構(gòu)的位置分布、深度以及寬度，從所述半導(dǎo)體芯片的正面制備至少一開孔，所述開孔位于其中一個所述待測結(jié)構(gòu)的至少兩個側(cè)面，所述開孔的深度大于等于所述待測結(jié)構(gòu)的深度；
[0012]對所述半導(dǎo)體芯片的背面進(jìn)行研磨，直至露出所述開孔，得到分析樣品。
[0013]可選的，在所述樣品制備方法中，在所述半導(dǎo)體芯片的正面制備至少一開孔的步驟和對所述半導(dǎo)體芯片的背面進(jìn)行研磨的步驟之間，還包括:
[0014]在所述開孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料。
[0015]可選的，在所述樣品制備方法中，所述導(dǎo)電材料為鉬。
[0016]可選的，在所述樣品制備方法中，在對所述半導(dǎo)體芯片的正面進(jìn)行剝離的步驟和對所述半導(dǎo)體芯片的橫截面進(jìn)行腐蝕處理的步驟之間，還包括:
[0017]采用聚焦離子束對所述半導(dǎo)體芯片的橫截面進(jìn)行預(yù)處理。
[0018]可選的，在所述樣品制備方法中，在所述半導(dǎo)體芯片的正面制備至少一開孔的步驟和對所述半導(dǎo)體芯片的背面進(jìn)行研磨的步驟之間，還包括:
[0019]在所述半導(dǎo)體芯片的正面粘貼一基板。
[0020]可選的，在所述樣品制備方法中，所述基板為導(dǎo)電基板，所述半導(dǎo)體芯片和所述導(dǎo)電基板通過導(dǎo)電膠粘貼。
[0021]可選的，在所述樣品制備方法中，對所述半導(dǎo)體芯片的背面進(jìn)行研磨的步驟包括:
[0022]對所述半導(dǎo)體芯片的背面進(jìn)行粗磨，直至所述半導(dǎo)體芯片的背面表面距所述開孔50nm ?100nm ；
[0023]對所述半導(dǎo)體芯片的背面進(jìn)行細(xì)磨，露出所述開孔。
[0024]可選的，在所述樣品制備方法中，所述半導(dǎo)體芯片包括若干層疊的膜層，所述待測結(jié)構(gòu)在其中一個所述膜層內(nèi)排列。
[0025]可選的，在所述樣品制備方法中，所述腐蝕處理的處理液包括氫氟酸、硝酸和乙酸中的一種或幾種的組合，所述腐蝕處理的處理時間為1s?30s。
[0026]可選的，在所述樣品制備方法中，在所述半導(dǎo)體芯片的正面制備一個所述開孔，所述開孔為環(huán)形，并包圍所述一個待測結(jié)構(gòu)。
[0027]可選的，在所述樣品制備方法中，在所述半導(dǎo)體芯片的正面制備四個所述開孔，所述開孔為條形，四個所述開孔圍繞在所述一個待測結(jié)構(gòu)的四周。
[0028]可選的，在所述樣品制備方法中，采用聚焦離子束在所述半導(dǎo)體芯片的正面制備至少一所述開孔。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一面，還提供一種二次離子質(zhì)譜分析方法，包括:
[0030]提供采用如上任意一種所述樣品制備方法制備的所述分析樣品；
[0031]根據(jù)所述開孔確定所述一個待測結(jié)構(gòu)的位置；
[0032]從所述分析樣品被研磨過的一面，對所述一個待測結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次離子質(zhì)譜分析。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的樣品制備方法以及二次離子質(zhì)譜分析方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0034]在本發(fā)明提供的樣品制備方法中，對所述半導(dǎo)體芯片的正面進(jìn)行剝離，并經(jīng)過對所述半導(dǎo)體芯片的橫截面進(jìn)行腐蝕處理后，在所述半導(dǎo)體芯片的正面制備至少一開孔，所述開孔位于其中一個所述待測結(jié)構(gòu)的至少兩個側(cè)面，以定位其中一個所述待測結(jié)構(gòu)，所述開孔的深度大于等于所述待測結(jié)構(gòu)的深度，從而定位出一個所述待測結(jié)構(gòu)的位置以及深度；然后，對所述半導(dǎo)體芯片的背面進(jìn)行研磨，直至露出所述開孔，得到分析樣品，則根據(jù)所述開孔，可以確定所述一個待測結(jié)構(gòu)的位置。經(jīng)過研磨，所述分析樣品的表面光滑；并且，所述半導(dǎo)體芯片的背面的比較干凈，沒有過多的干擾結(jié)構(gòu)，使得所述分析樣品的分析區(qū)域較大。因而，可以從所述半導(dǎo)體芯片的背面進(jìn)行二次離子質(zhì)譜分析，從而提高二次離子質(zhì)譜分析的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中樣品制備方法的流程圖；
[0036]圖2-圖10為本發(fā)明一實(shí)施例的樣品制備方法的過程中芯片結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0037]圖11為半導(dǎo)體芯片的橫截面進(jìn)行腐蝕處理后的掃描電子顯微鏡圖片；
[0038]圖12為本發(fā)明一實(shí)施例的采用二次離子質(zhì)譜分析待測結(jié)構(gòu)的示意圖；。
[0039]圖13為本發(fā)明另一實(shí)施例中開孔的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的樣品制備方法以及二次離子質(zhì)譜分析方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0041]為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠贡景l(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)